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대면적 조사 영역의 복사조도 시뮬레이션

Opsytec Dr. Gröbel의 이 시뮬레이션을 사용하면 복사조도(mW/cm²)를 대면적 조사 영역에 대해 계산할 수 있습니다. 대상은 SFL 및 시리즈 L 제품군의 여러 UV-LED 조사기가 함께 조사하는 영역입니다 – 계산은 브라우저에서 바로 이루어집니다.조사기를 일렬, 격자, 링 형태로 또는 표를 통해 자유롭게 배치하고 회전 및 기울이면, 대상 면의 분포를 히트맵, 3D 보기, 단면 프로파일로 즉시 확인할 수 있습니다 – 균일도, 균질도, 두 가지 배치안의 A/B 비교도 함께 제공됩니다.

계산에는 UV-LED 3D 복사조도 계산기와 동일한 모델(LED의 실측 배광 특성, 모든 LED의 합산)을 사용합니다. 또한 이 시뮬레이션은 기울어진 조사기에 대해 인접 하우징에 의한 음영을 고려합니다. 결과는 CSV, DXF 평면도, PDF 시뮬레이션 보고서로 내보낼 수 있습니다. 계산값은 시스템 설계를 위한 참고값이며, 확정적인 복사조도는 Opsytec 복사계 등을 이용한 측정으로 확인해야 합니다.

모델: 모든 조사기의 모든 LED에 대해 실측 배광 특성으로 기여분을 합산합니다(E = Σ I₀·rel(θ)·cos ε / r²). 이는 UV-LED 3D 복사조도 계산기와 동일한 모델에 인접 조사기 하우징에 의한 음영을 추가한 것입니다. 작업 거리는 전면을 기준으로 합니다. 전체 조사면은 z = 0인 평면입니다. 반사는 고려하지 않으며, 제조 공차, LED 편차 및 온도 영향도 포함되지 않습니다 – 측정값이 아닌 참고값입니다.

대면적 시뮬레이션의 모델 및 가정

각 조사기는 LED 어레이(행 × 열, 피치 10 mm)로 구성됩니다. 대상 면의 모든 점에 대해 모든 조사기의 개별 LED 하나하나의 기여분을 합산합니다(측광 역제곱 법칙):

공식: E = Σ I₀ · rel(θ) · cos ε / r²

θ는 해당 조사기 축에 대한 각도(기울어진 조사기에서는 기울어진 축 기준), ε는 대상 면에 대한 입사각, r은 거리입니다. rel(θ)는 LED의 실측 배광 특성이며, I₀는 LED당 복사 선속에서 구합니다. 근거리장에서는 각 LED를 다섯 개의 하위 광원을 가진 3.5 mm 다이로 계산합니다. 단일 수직 조사기의 경우 결과는 UV-LED 3D 복사조도 계산기와 동일합니다.

한 배치에 속한 조사기는 모두 동일합니다(제품, 파장, LED 출력). 일렬과 격자는 선택한 간격(0 = 맞대기)으로 하우징을 나란히 배치하고, 링은 하우징 중심을 링 반지름 위에 배치합니다. 기울기는 전면 중심을 축으로 회전합니다. 작업 거리는 전면에서 대상 면까지 측정합니다.

각 하우징은 전면 위에 제품 치수를 가진 상자로 취급합니다. LED에서 대상 점까지의 시선이 다른 조사기의 하우징에 닿으면 해당 기여분은 제외됩니다. 전면이 같은 평면에 있는 수직 조사기는 서로 음영을 만들 수 없으므로, 이 경우 검사를 생략합니다.

  • 참고용 시뮬레이션입니다 – 제조 공차, LED 편차/비닝 및 온도 영향은 포함되지 않습니다
  • 하우징, 대상, 주변으로부터의 반사와 산란은 고려하지 않습니다
  • 하우징은 단순한 상자로 취급하며 냉각 핀, 케이블, 브래킷은 고려하지 않습니다
  • 작업 거리 10 mm 미만에서는 다이 형상, 렌즈, 하우징의 영향이 지배적입니다 – 따라서 이 범위에서는 계산이 차단됩니다
  • CAD 모델의 경우 국부 입사각은 고려하지만 모델 자체에 의한 음영은 고려하지 않습니다

대면적 시뮬레이션에 관한 자주 묻는 질문

이 시뮬레이션은 실측 배광 특성으로 모든 LED의 기여분을 합산하여 제품 선정과 시스템 설계를 위한 참고값을 제공합니다. 단일 조사기의 경우 UV-LED 3D 복사조도 계산기의 결과와 일치합니다. 제조 공차, LED 편차 및 비닝, 온도 영향, 하우징과 주변으로부터의 반사는 포함되지 않습니다. 확정적인 복사조도는 교정된 UV 복사계로 측정하여 결정해야 합니다.

3D 계산기는 단일 조사기 또는 자유롭게 구성할 수 있는 LED 어레이를 다룹니다. 이 시뮬레이션은 동일한 조사기 여러 대를 일렬, n × m 격자, 링 또는 표를 통한 자유 배치로 배열하고 회전 및 기울일 수 있으며 – 인접 조사기의 하우징이 빛을 가릴 수 있다는 점도 고려합니다. 개별 LED의 모델은 두 도구에서 동일합니다.

일렬과 격자에서는 하우징 사이의 간격을 입력합니다. 0 mm는 맞대어 배치함을 의미합니다. 링에서는 하우징 중심이 놓이는 반지름을 설정하고, 긴 변을 접선 방향으로 둘지 반지름 방향으로 둘지 선택합니다. 겹치는 하우징은 3D 보기와 평면도에서 빨간색으로 표시됩니다. 작업 거리는 전면에서 대상 면까지 측정합니다.

조사기를 기울이면 한 조사기의 하우징이 인접 조사기의 LED와 대상 점 사이의 시선을 가릴 수 있습니다. 시뮬레이션은 이러한 시선을 하나하나 단순한 상자로 간주한 하우징과 대조하여 검사하고, 가려진 기여분은 제외합니다. 전면이 같은 평면에 있는 수직 조사기는 서로 음영을 만들지 않습니다. 이 검사는 “Calculation & display”에서 끌 수 있습니다.

지표로 대상 면의 균일도(min/max)와 균질도((max − min)/(max + min))가 표시됩니다. “Store as A”와 “Store as B”로 두 가지 배치안을 나란히 비교할 수 있습니다. 일렬, 격자, 링에서는 최적화 기능이 중심 방향 기울기, 간격 또는 링 반지름, 작업 거리의 조합 가운데 하우징이 겹치지 않으면서 균일도가 가장 높은 조합을 찾습니다.

SFL-UV-M, SFL-UV-L, SFL-UV-XL 면광원과 XS, XS-HO, S, M, L 크기의 시리즈 L을 선택할 수 있으며, 계산은 265~450 nm의 파장을 지원합니다. 결과는 CSV(격자 및 단면 프로파일)로, 배치는 PNG와 DXF로, 전체 결과는 PDF 시뮬레이션 보고서로 내보낼 수 있으며, 구성은 링크로 공유할 수 있습니다. STEP 및 STL 모델은 브라우저에서만 로컬로 처리됩니다.

저자: Dr. Mark Paravia

Dr.-Ing. Mark Paravia는 Ettlingen 소재 Opsytec Dr. Gröbel GmbH의 대표이사이며 공인 교정기관을 총괄하고 있습니다. KIT 조명공학연구소에서 펄스 제논 엑시머 방전에 관한 연구를 수행한 이후, 현재는 광학 복사 측정 기술에 주력하고 있습니다. 그는 DIN 표준위원회 FNL 7 "광학 복사" 부의장이며, DVGW UV 소독 프로젝트 그룹의 위원입니다.